Психофизика и психофизиология

Психика возникла и развивается в непрерывном взаимодействии с окружающим физическим миром. Характер и результаты этого взаимодействия определяются конкретными условиями нашей планеты. Достаточно устойчивые периодические изменения физических условий, связанные с переходами от дня к ночи, от зимы к лету, сила тяжести, определяющая точку отсчета в трехмерном пространстве, участок спектра солнечного излучения, вызывающий фотохимические реакции, – эти и другие специфические свойства Земли выдвинули требования, которым должны были удовлетворять все организмы, населяющие эту планету. Этим же требованиям соответственно должна удовлетворять наша психика как, по меньшей мере, регулятор активного поведения организма.

Мы, по сути, частицы материального мира, в этом мире существуем, с ним взаимодействуем – мы адаптированы к этому миру. То, что мы как-то воспринимаем этот мир и общество себе подобных и, более того, в какой-то мере понимаем друг друга – эти и многие другие реалии нашей действительности не вызывают у нас удивления, они обыденны, мы к ним привыкли и принимаем как данное, само собой разумеющееся. Но при более детальном рассмотрении самые обыденные привычные факты часто оказываются самыми непонятными. Так, например, на вопрос: «Почему вы видите дерево?» вы отвечаете: «Потому что мне дерево показывают». Вы будете абсолютно правы, но при этом остается открытой одна из самых интересных и сложных проблем психологии – почему мы видим мир таким, каким мы его видим, а не как комбинацию электромагнитных полей, которые физика достаточно уже изучила, и не как ряд электрических импульсов в нейронных цепях или распределение электрических потенциалов в различных частях коры головного мозга, изучением чего занимается физиология? Из первого вопроса следует второй, более частный, но звучащий несколько парадоксально: «Почему для описания результата восприятия окружающего мира мы используем глагол “видеть”»?

На эти и другие подобные вопросы пытается ответить психофизика. Гравитационное поле Земли, вне которого еще недавно (до появления космонавтики и, следовательно, проблемы невесомости) не мыслилось наше существование, определяет систему координат в трехмерном эвклидовом физическом пространстве, относительно которой мы строим психическую картину мира. С детства мы знаем о существовании 5 основных чувств: зрения, слуха, осязания, обоняния, вкуса. На самом деле «чувств» гораздо больше. По всему телу размешены рецепторы, с помощью которых мы получаем информацию о состоянии внешней среды и внутреннем состоянии организма. Эта информация поступает к нам непрерывно с момента рождения до смерти. Медики исследовали самочувствие человека в условиях сенсорной депривации, т. е. когда контакты с окружающим миром сведены к минимуму. Это достигалось с помощью повязки на глазах, наушников, специальных перчаток, ванны, наполненной водой определенной температуры, и других доступных средств. Оказалось, что сенсорная депривация переживается очень болезненно. У человека появляются галлюцинации, чувство страха, неуверенности, потеря ориентации, некоторые из испытуемых нуждались после эксперимента в длительном лечении. Таким образом, сенсорные процессы (иногда их называют элементарными ощущениями) нам необходимы не столько для построения осознанной картины мира, сколько для непрерывной неосознаваемой адаптации к изменениям во внешней (и внутренней) среде.

Одной из главных качественных характеристик ощущения является его модальность. Модальность ощущения определяется анализатором (нейрофизиологической системой: рецепторы – нейронные пути – соответствующие участки мозга), который возбуждается сигналами определенной физической природы. Например, системы зрительной и слуховой модальностей возбуждаются соответственно электромагнитными и акустическими волнами.

Мы существуем в непрерывно меняющейся физической среде. Наши анализаторы созданы природой, чтобы оптимальным образом получать информацию об этих изменениях. Физическим сигналам соответствуют определенные психические образы. Такие пары (физический раздражитель – психический образ) называются психофизическими коррелятами. Рассмотрим самые основные характеристики физического мира, указанные на рис. 13.

Рис. 13. Основные характеристики физического мира

То, что мы рассматриваем взаимодействие психики и физического мира, заставляет нас добавить к привычной тройке понятий «энергия, время, пространство» понятие информации, как характеристики этого взаимодействия. Физические характеристики сигналов определяют характеристики соответствующих анализаторов и свойства психических коррелятов. Самые общие из них:

энергия – определяет интенсивность сигнала, которой соответствует интенсивность ощущения (яркость света, громкость звука, сила запаха);

частота – комбинация временных и пространственных характеристик сигнала. В ощущениях она представлена как высота звука или цвет;

мощность – количество энергии в единицу времени. Для света или звука она может быть представлена в виде вспышек или хлопков;

концентрация – сочетание энергии и пространства. Значима для анализаторов, работа которых основана на химических процессах, определяет запах, вкус;

модуляция – изменение во времени или пространстве характеристик сигнала (например, частотная, амплитудная, фазовая).

Восприятие модуляции сигнала определяет его информативность. Именно изменение (в частном случае – движение) воспринимается нами в первую очередь. Более того, среда без изменений (если такой случай можно представить) вообще перестает восприниматься. В классических экспериментах Ярбуса по исследованию движения глаз с помощью специальных приспособлений добивались того, чтобы изображение предмета фиксировалось на определенном месте сетчатки, а не перемещалось вместе с ним. Оказалось, что через достаточно короткое время предмет перестает восприниматься.

Анализаторы разных модальностей отличаются не только по принципу действия – давление звуковой волны, химические реакции в рецепторах сетчатки под действием фотонов, механическое давление при ощупывании (тактильная модальность), концентрация химических веществ и т. д.,– но и по объему воспринимаемой информации. Традиционно считается, что через зрение человек получает примерно 80 % информации о внешнем мире, а через слух – примерно 15 %. На долю остальных модальностей приходятся оставшиеся 5 %. Такая доминирующая роль зрения дает основание считать его интегратором сигналов всех модальностей в единый сенсорный образ, поэтому мы чаще всего описываем воспринимаемый мир в терминах зрительной модальности. Приведенные процентные соотношения нисколько не умаляют роль остальных модальностей в нашей жизни. Все ощущения – тепла, боли, запаха и т. п. – жизненно необходимы, кроме того, без них наша жизнь была бы не такой яркой и, по крайней мере, менее комфортной. Но даже при повреждении или потере какого-либо анализатора его функции берут на себя другие модальности, причем успешность их работы повышается (эффект компенсации).

Но при всех очевидных различиях в работе сенсорных анализаторов разных модальностей имеются некоторые общие закономерности, которые позволяют выделить сенсорные процессы в один класс психических явлений. Эти общие закономерности в первую очередь рассматриваются психофизикой. Схема построения сенсорного образа выглядит следующим образом (рис. 14).

Рис. 14. Построение сенсорного образа

Дистантный стимул – это физический источник сигнала, например источник света или звука; поверхность, отражающая свет или звук, и т. д.

Проксимальный стимул – это сигнал, непосредственно вызывающий раздражение анализатора. В случае слуховой модальности – это звуковая волна, прошедшая предварительную обработку в ушной раковине и попавшая на мембрану. При зрительной модальности – это изображение предмета, спроецированное линзой зрачка на сетчатку глаза, причем это изображение перевернутое, двумерное и искажено формой глазного яблока.

Эти два примера показывают, насколько характеристики дистантного стимула отличаются от характеристик проксимального. После попадания сигнала на анализатор в последнем возникает и некоторое время сохраняется остаточное возбуждение – последовательный образ. Например, на сетчатке глаза сохраняется изображение в течение примерно 120 мс – это время, необходимое для прекращения вызванных химических реакций в зрительных рецепторах – палочках и колбочках. В этом случае последовательный образ называется «иконическая память». Поэтому при предъявлении изображения на время меньше, чем 120 мс, мы не знаем, как долго в действительности испытуемый «видел» изображение. Чтобы снять эту неопределенность, используют «маскирующее» изображение, которое предъявляется сразу после «рабочего» и стирает иконическую память. Вне стен психофизической лаборатории, в условиях повседневной жизни, эта инерция в работе анализаторов помогает созданию непрерывного психического образа, переводу процесса восприятия в режим реального психологического времени.

Раздражение анализатора вызывает физиологический процесс перекодировки информации в коды нервных сигналов, в результате чего возбуждаются соответствующие части коры головного мозга. Формируется чувственная ткань образа. Соотношение между работой нейронной системы анализатора и возникающим в результате психическим (сенсорным) образом представляет психофизиологическую проблему, над которой трудятся биологи и нейропсихологи.

Далее в работу включается вся целостная структура нашей психики. Единичный процесс восприятия заканчивается вычленением предметного содержания образа. Между начальной фазой процесса – дистантным стимулом – и завершающей – предметным содержанием образа – устанавливается тождество непосредственной данности. Именно в вопросе «почему мы воспринимаем мир, таким, каким мы его воспринимаем» заключается суть психофизической проблемы.

Три свойства, характеризующие действия анализаторов любой модальности, наглядно демонстрируют гибкость сенсорной системы и ее неотъемлемое включение в работу всей психики в целом – это адаптация, сенсибилизация и синестезия. Когда летним утром мы, решив искупаться, прыгаем в озеро, вода сначала кажется нам очень холодной, но вскоре она нас уже даже греет и не хочется вылезать на прохладный берег. В кинотеатре, после того как погас свет, вы не видите ничего, кроме экрана, но через некоторое время начинаете различать фигуры и даже лица соседей по ряду. Это примеры адаптации наших ощущений к средней фоновой величине внешних раздражителей. Понижая или повышая свою чувствительность, приноравливаясь к внешним условиям, сенсорная система «выбирает» исходный уровень, относительно которого будет восприниматься интенсивность воздействия среды.

Механизм сенсибилизации в отличие от адаптации работает только в сторону повышения чувствительности. В одних случаях эффект сенсибилизации проявляется при определенной комбинации двух сигналов одной модальности – у одного из них повышается чувствительность (эффект маскировки). В других случаях сенсибилизацию вызывает общая окружающая обстановка и наше к ней отношение – на охоте, в разведке, просто на темной улице мы гораздо чувствительнее к звукам, запахам и прочим внешним сигналам, чем в спокойной домашней обстановке.

Синестезия – самое интересное свойство сенсорной системы – проявляется в возникновении ощущений, присущих одной модальности, при воздействии раздражителей другой. «Искры» в глазах от боли, эффект цветомузыки – примеры синестезии разной степени приятности.

Психофизическая проблема представляет собой предмет интереса психофизики – одного из разделов науки экспериментальной психологии. Кроме этой глобальной проблемы, психофизика занимается более частными задачами, имеющими конкретное практическое приложение, а именно установлением количественных и качественных соотношений между параметрами физических раздражителей (стимулов) и характеристиками вызываемых ими ощущений.